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帶冠葉盤干摩擦阻尼減振特性研究

發(fā)布時(shí)間：2021-03-18 14:19
  隨著航空工業(yè)的發(fā)展,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比等性能的要求越來越高。因此,發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度也越來越高,對(duì)渦輪的材料、結(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)需求更加重要。渦輪葉片在高溫高壓氣流中,產(chǎn)生的振動(dòng)易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞和斷裂。葉片的振動(dòng)可以通過干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)來抑制,葉冠、凸肩、緣板等結(jié)構(gòu)不但簡單有效,而且效果顯著。深入研究葉片及葉盤結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性,研究葉冠干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)在降低葉片共振幅值,改變?nèi)~片共振頻率方面的規(guī)律,具有極其重要的理論意義和實(shí)際意義。本文運(yùn)用有限元的方法,建立三維B-B(Blade to Blade)干摩擦模型,同時(shí)編制葉盤結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)分析程序。運(yùn)用程序?qū)Σ煌~盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論計(jì)算,分析不同參數(shù)對(duì)帶冠葉盤結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響規(guī)律。研究了新的干摩擦模型下,帶冠葉片組及葉盤整體系統(tǒng)的減振特性。本文的主要工作如下:(1)在三維整體-局部統(tǒng)一滑動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,將干摩擦阻尼模型從B-G(Blade to Ground)模型拓展到B-B(Blade to Blade)模型。(2)將干摩擦阻尼等效為平方阻尼,引入非線性因素,并推導(dǎo)了運(yùn)用此方案時(shí)的新的等效剛度和等效阻尼,將其應(yīng)用到振動(dòng)響應(yīng)分析程序中。(3)利用ANSYS軟件的諧響應(yīng)分析功能,結(jié)合VC++和APDL語言,編寫了對(duì)應(yīng)于不同葉片、葉盤的振動(dòng)響應(yīng)分析程序。對(duì)平行冠葉片組、鋸齒冠葉片組及鋸齒冠葉盤扇區(qū)進(jìn)行算例分析,分析其干摩擦阻尼減振特性。(4)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案,運(yùn)用激光測(cè)振的方法,對(duì)45°鋸齒冠葉片進(jìn)行了減振實(shí)驗(yàn),提高了振動(dòng)響應(yīng)的測(cè)量精度,并獲得了45°鋸齒冠葉片的干摩擦阻尼減振特性,為理論計(jì)算準(zhǔn)備了參考依據(jù)。(5)建立了鋸齒冠葉盤系統(tǒng)的有限元模型,應(yīng)用了循環(huán)對(duì)稱的求解方法,同時(shí)編寫了基于這種方法的振動(dòng)響應(yīng)分析程序,對(duì)45°鋸齒冠葉盤系統(tǒng)進(jìn)行了減振特性分析。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V231.92
文章目錄
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
    1.1引言
    1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 葉片阻尼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 接觸面干摩擦阻尼的數(shù)學(xué)描述
            1.2.2.1 接觸面摩擦模型
            1.2.2.2 接觸運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
            1.2.2.3 干摩擦阻尼系統(tǒng)響應(yīng)求解方法
        1.2.3 振動(dòng)響應(yīng)分析及試驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 干摩擦阻尼減振機(jī)理研究
    2.1 引言
    2.2 接觸面摩擦模型
        2.2.1 正壓力預(yù)測(cè)模型
        2.2.2 基于B-B模型的二維局部滑動(dòng)模型
        2.2.3 二維整體-局部統(tǒng)一滑動(dòng)模型
        2.2.4 三維整體-局部統(tǒng)一滑動(dòng)模型
    2.3 B-B干摩擦阻尼模型的求解
        2.3.1 二維局部滑動(dòng)干摩擦模型的摩擦阻尼功
        2.3.2 三維整體-局部統(tǒng)一滑動(dòng)模型的求解
            2.3.2.1 動(dòng)摩擦系數(shù)
            2.3.2.2 三維整體-局部統(tǒng)一滑動(dòng)模型的等效剛度和等效阻尼
    2.4 本章小結(jié)
第三章 帶冠葉片組減振特性分析
    3.1 有限元軟件介紹
    3.2 非線性的求解方法介紹
        3.2.1 Newmark法
        3.2.2 線性化方法
        3.2.3 準(zhǔn)線性化方法
    3.3 30°平行冠葉片組減振特性分析
        3.3.1 30°平行冠葉片組有限元分析模型
        3.3.2 B-G模型下減振特性分析
            3.3.2.1 相同外激勵(lì)不同正壓力下的減振特性分析
            3.3.2.2 相同正壓力不同外激勵(lì)下的減振特性分析
        3.3.3 B-B模型下減振特性分析
            3.3.3.1 相同外激勵(lì)不同正壓力下的減振特性分析
            3.3.3.2 相同正壓力不同外激勵(lì)下的減振特性分析
        3.3.4 B-G模型和B-B模型分析小結(jié)
    3.4 45°鋸齒冠葉片組減振特性分析
        3.4.1 45°鋸齒冠葉片組有限元分析模型
        3.4.2 相同外激勵(lì)不同正壓力下的減振特性分析
        3.4.3 相同正壓力不同外激勵(lì)下的減振特性分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 帶鋸齒冠葉片組阻尼減振特性實(shí)驗(yàn)及分析
    4.1 帶鋸齒冠葉片組阻尼減振特性實(shí)驗(yàn)
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/div>
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
            4.1.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/div>
            4.1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
            4.1.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果及分析
        4.2.1 相同正壓力不同外激勵(lì)時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.2.2 相同外激勵(lì)不同正壓力時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 帶鋸齒冠葉盤減振特性分析
    5.1 帶鋸齒冠葉盤扇區(qū)減振特性分析
        5.1.1 帶鋸齒冠葉盤扇區(qū)有限元分析模型
        5.1.2 相同外激勵(lì)不同正壓力下的減振結(jié)果
        5.1.3 相同正壓力不同外激勵(lì)下的減振結(jié)果
        5.1.4 帶鋸齒冠葉盤扇區(qū)減振特性分析
        5.1.5 帶鋸齒冠葉片組和葉盤扇區(qū)減振特性對(duì)比分析
    5.2 帶鋸齒冠葉盤系統(tǒng)減振特性分析
        5.2.1 循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的處理思路
        5.2.2 基于帶冠葉盤系統(tǒng)的有限元分析模型
        5.2.3 相同外激勵(lì)不同正壓力下的減振特性分析
        5.2.4 相同正壓力不同外激勵(lì)下的減振特性分析
        5.2.5 葉盤扇區(qū)模型與葉盤整體系統(tǒng)減振特性對(duì)比分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究內(nèi)容總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
 

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本文編號(hào)：1953361


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